If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Agar veb-filtrlardan foydalanayotgan boʻlsangiz *.kastatic.org va *.kasandbox.org domenlariga ruxsat berilganligini tekshirib koʻring.

Asosiy kontent

Biologiya

Course: Biologiya > Unit 16

Lesson 1: Bakteriya gen regulyatsiyasi
Tabiiy fanlar
Biologiya
Gen boshqaruvi (regulyatsiyasi)
Bakteriya gen regulyatsiyasi
© 2023 Khan AcademyFoydalanish shartlariMaxfiylik siyosatiCookie Notice

Umumiy tushuncha: bakteriya gen regulyatsiyasi

Google sinfxona
Operonlar, regulyator DNK ketma-ketligi & regulyator genlar haqida umumiy tushuncha. Repressor & aktivator oqsillar.

Asosiy tushunchalar:

  • Bakteriya genlari odatda operonlar koʻrinishida boʻladi. Genlar esa operonda guruh holida transkripsiyalanadi va bitta promoterga ega boʻladi.
  • Har bir operon regulyator oqsillar bilan bogʻlanib transkripsiyani kuchaytirish yoki susaytirish vazifasini bajaradigan regulyator DNK qatoriga ega.
  • Regulyator oqsillar bogʻlanuvchi kichik molekulalar uni faol yoki nofaol holatga keltirib, DNK bilan bogʻlanish qobiliyatini oʻzgartiradi.
  • Baʼzi operonlar qoʻzgʻatiluvchi, yaʼni maʼlum bir kichik molekula mavjud boʻlganda ular faol holatga oʻtishi mumkin. Boshqa operonlar esa repressiyalanuvchi (tormozlanuvchi), yaʼni odatiy holatda ular faol, ammo nofaol holatga oʻtkazilishi mumkin.

Kirish

Biz bakteriya hujayrasi sodda tuzilishga ega deb oʻylashga odatlanib qolganmiz. Ammo eng sodda bakteriyada ham gen regulyatsiyasi davomida murakkab jarayonlar kechadi. Sizning ichagingizda yoki tishlaringiz orasida hayot kechiradigan bakteriya genomida minglab har xil genlar mavjud. Bu genlarning aksariyati energiya almashinuvi, hujayra tuzilishini taʼminlash va viruslarga qarshi kurashish jarayonlarida rol oʻynovchi oqsillarni kodlaydi.
Bu oqsillardan baʼzilari doimiy ravishda zarur boʻlsa, qolganlari maʼlum bir holatlardagina kerak boʻladi. Shu sababli hujayralar oʻz genomidagi bunday genlardan har doim ham foydalanmaydi. Siz genomni koʻpgina har xil retseptli pazandalik kitobi deb tasavvur qilishingiz mumkin. Hujayra bunday retseptlardan faqat oʻsha holatda zarur boʻlganlarini (genlar ekspressiyasi) ishlatadi.

Gen ekspressiyasi regulyatsiyasi qanday amalga oshadi?

Gen regulyatsiyasi (boshqaruvi)ning koʻplab shakllari mavjud boʻlib, ular qaysi gen qancha miqdorda ekspressiyalanishini boshqaruvchi mexanizmlardan iborat. Shunday boʻlsa-da, transkripsiya davomida juda koʻplab genlar regulyatsiyasi amalga oshadi.
Bakteriya kerakli genlarning iRNKga transkripsiyalanishini nazorat qilish uchun maxsus regulyator molekulalarga ega. Koʻpincha bunday molekulalar DNKning kerakli genga yaqin qismida joylashadi va transkripsiya fermenti hisoblangan RNK polimeraza ishiga yordam beradi yoki uni tormozlaydi. Keling, bakteriyada genlar regulyatsiyasi qanday amalga oshishi bilan yaqindan tanishsak.

Bakteriyada genlar odatda operonlar koʻrinishida boʻladi

Bakteriya hujayrasida oʻzaro bir-biriga yaqin boʻlgan genlar xromosomaning bir qismida joylashadi hamda yagona birlik sifatida bitta promoter (RNK polimeraza bogʻlanuvchi sayt)dan transkripsiyalanadi. Yagona promoter nazoratida boʻlgan shu kabi genlar toʻplami operon deb ataladi. Bakteriya hujayrasida koʻplab operonlar mavjud, ammo eukariot hujayralarda kamdan kam uchraydi.
Chizmada operon nima ekani tasvirlangan. Chizmaning yuqorisida halqasimon bakterial xromosomaga ega boʻlgan bakteriya hujayrasini koʻramiz. Biz shu xromosomaning kichik bir segmentini kattalashtirib qarasak, bu operon ekani maʼlum boʻladi. Operon tarkibidagi DNK bir qatorda joylashgan quyidagi uchta gendan iborat: Gen 1, Gen 2 Gen 3. Ular bitta promoter (RNK polimeraza birikish joyi) yordamida boshqariladi va uchala genni kodlaydigan bitta iRNKni hosil qilish uchun birgalikda transkripsiyalanadi. iRNK translyatsiyasi amalga oshirilganda iRNKdagi 3 ta har xil kodlovchi qatorlar alohida oʻqiladi va 3 ta alohida oqsil hosil qilinadi (Oqsil 1, Oqsil 2, Oqsil 3).
Eslatma: operon faqat uchta gen yigʻindisi emas. Unga shu genlar ekspressiyasini boshqaradigan promoter va boshqa regulyator ketma-ketliklar ham kiradi.
Odatda operon vazifa jihatidan bir xil jarayonda qatnashadigan oqsillarni oʻzida tutadi. Misol uchun, laktoza uglevodi oʻzlashtirilishi va metabolizmida qatnashadigan oqsillarni oʻzida tutuvchi lac operon yaxshi oʻrganilgan. Operonlar bir vaqtda aynan qaysi kerakli mahsulotning genlari unumli ekspressiyalanishini hujayraga taʼminlab beradi.

Operon anatomiyasi

Operonlar shunchaki genlarni kodlovchi DNK ketma-ketligidan iborat emas. Aksincha, ular operon transkripsiyasini boshqaruvchi regulyator DNK qatorini ham oʻzida tutadi. Odatda regulyator DNK qatori qaysi operon qancha miqdorda transkripsiya qilinishini nazoratga oluvchi regulyator oqsillar birikuvchi sayt vazifasini bajaradi. RNK polimeraza bogʻlanuvchi promoter yoki sayt regulyator DNK qatoriga bir misol.
Diagrammada promoterning RNK polimeraza birikuvchi sayt ekani tasvirlangan. Promoter DNK zanjirida yoʻnalish boʻyicha genlardan oldinda joylashadi. RNK polimeraza promoterga birikkan vaqtda operon transkripsiyasi amalga oshadi va iRNKlarni hosil qiladi.
Koʻplab operonlarda promoterdan tashqari regulyator DNK qatori boʻladi. Bu DNK qatori operon transkripsiyasining davom etishini yoki toʻxtashini boshqaruvchi oqsillar birikadigan sayt hisoblanadi.
  • Baʼzi boshqaruvchi oqsillar operator nomli DNK boʻlagiga birikadigan repressorlardir. Repressor oʻz operatori bilan bogʻlanganida transkripsiyani susaytiradi (masalan, RNK polimerazaning DNK boʻylab harakatlanishini bloklash orqali).
Diagrammada repressor qanday ishlashi tasvirlangan. Repressor oqsili operatorga birikadi. Bunday holda (va boshqa koʻplab holatlarda) operator DNKning RNK polimeraza bogʻlanish joyi (promotor) bilan bir-biriga toʻgʻri keladigan yoki uning davomida joylashgan saytga toʻgʻri keladi. Bu esa promoter va gen orasida joylashgan. Operatorga repressor birikishi bilan u RNK polimerazani promoterga birikishini va/yoki operon transkripsiyasi ketishini toʻxtatadi. Repressor operatorga bogʻlangan vaqtda transkripsiya amalga oshmaydi va iRNK hosil boʻlmaydi.
  • Baʼzi boshqaruvchi oqsillar aktivatorlardir. Aktivator DNKdagi oʻz birikish joyiga bogʻlanganida operon transkripsiyasini kuchaytiradi (masalan, RNK polimerazaning promoterga birikishiga yordamlashish orqali).
Diagrammada aktivatorlarning qanday ishlashi tasvirlangan. Aktivator oqsili DNKning maxsus ketma-ketligiga birikadi, bu holatda u RNK polimeraza promoterga birikadigan joydan shundoqqina oldinda joylashadi. Aktivator bogʻlanganda u polimerazaning promoterga bogʻlanishiga yordam beradi (promoter bogʻlanishining kuchayishiga olib keladi). Bu RNK polimeraza promoterga mustahkam bogʻlanishiga va shu operon genlari tezroq takroriy transkripsiyalanishiga, koʻplab iRNK molekulalari hosil boʻlishiga olib keladi.
Regulyator oqsillar qayerdan keldi? Organizmdagi boshqa oqsillar kabi ular ham bakteriya genomidagi genlar orqali kodlanadi. Regulyator oqsillarni kodlaydigan genlar baʼzan regulyator genlar deb ataladi.
Koʻpgina regulyator oqsillar maxsus kichik molekulalar yordamida “faol” yoki “nofaol” holatga oʻtishi mumkin. Kichik molekula oqsilga birikadi, uning shaklini va DNKga birikish qobiliyatini oʻzgartiradi. Misol uchun, aktivator faqatgina maʼlum kichik molekula bilan bogʻlangandagina aktiv boʻla olishi (DNKga bogʻlana olishi) mumkin.
Diagrammada gipotetik aktivator qanday qilib kichik molekula taʼsirida faollashishi tasvirlangan. Kichik molekula yoʻq boʻlganda aktivator “nofaol” – DNKga bogʻlana olmaydigan holatga oʻtadi. Aktivatorni aktivlashtiradigan kichik molekula qoʻshsak, u aktivatorga birikadi va uning koʻrinishini oʻzgartiradi. Bu shaklning oʻzgarishi aktivatorni nishon DNK qatoriga biriktiradi va transkripsiyani aktivlashtiradi.

Operonlar qoʻzgʻatiluvchi yoki repressiyalanuvchi boʻlishi mumkin

Baʼzi operonlar odatda “nofaol”, ammo kichik molekula taʼsirida “faol” holatga oʻta oladi. Bunda molekula qoʻzgʻatuvchi, operon esa qoʻzgʻatiluvchi deb ataladi.
  • Masalan, lac operon laktoza uglevodi metabolizmiga javob beruvchi fermentlarni kodlaydigan qoʻzgʻatiluvchi (yaʼni boshqa molekula tomonidan qoʻzgʻatiladigan) operon hisoblanadi. U faqat laktoza uglevodi boʻlgandagina (va uglevodlar mavjud boʻlmaganida) faollashadi. Bu holatda qoʻzgʻatuvchi molekula allolaktoza boʻlib, laktozaning oʻzgartirilgan koʻrinishidir.
Baʼzi operonlar odatda “faol”, ammo kichik molekula taʼsirida “nofaol” holatga oʻtadi. Bunda molekula korepressor va operon repressiyalanuvchi deb ataladi.
  • Masalan, trp operon triptofan aminokislotasi sinteziga javob beruvchi fermentlarni kodlaydigan repressiyalanuvchi operon hisoblanadi. Bu operon boshidan ekspressiyalanadi, ammo triptofan aminokislotasi miqdorining ortishi natijasida repsessiyalanadi (susayadi). Bu holatda triptofan repressor (susaytiruvchi) vazifasini bajaradi.
Bu misollar muhim mohiyatni namoyon etadi: gen boshqaruvi bakteriyaga gen ekspressiyasini takomillashtirish orqali tashqi muhit oʻzgarishlariga javob berish imkonini yaratadi (va shu tariqa hujayradagi oqsillarning oʻzgarishini ham).

Baʼzi genlar va operonlar ekspressiyasi doimiy ravishda amalga oshadi

Yuqorida aytilganidek, koʻplab genlar maxsus holatlardagina ekspressiyalanadi va maʼlum ahamiyatga ega. Shunga qaramasdan, hujayraning muhim xususiyatlarini taʼminlash uchun doimiy kerak boʻladigan genlar ham bor. Bu uyni saqlovchi genlar normal oʻsish davomida doimiy ekspressiyalanadi (fiziologik kerakli miqdorda doimiy aktiv). Uy saqlovchi genlar doimiy gen ekspressiyasini taʼminlaydigan promoter va boshqa regulyator DNK ketma-ketligiga ega.

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?

Kirish
Hozircha izohlar yoʻq.
Ingliz tilini tushunasizmi? Khan Academyʼning inglizcha saytida boʻlayotgan muhokamalarni koʻrish uchun shu yerga bosing.